多测绘带条带合成孔径雷达成像的制作方法_3

文档序号:9476095阅读:来源:国知局
[0058] 提供W下描述W使本领域中的专家能够实施并且使用本发明。对所示的实施方式 的各种修改对专家来说是很明显的,并且在不背离本发明的保护范围的情况下,在本文中 描述的一般原理可W应用于其它实施方式和应用。
[0059] 因此,本发明并非意图限制于只是本文中所描述和示出的实施方式,而是本发明 应当依据与在本文中公开并且在所附权利要求中限定的原理和特征一致的最宽范围。
[0060] 本发明源于申请者的下述的见识:W非常规的方式来利用用于SAR传感器的天线 的转向功能。然后申请者构思了多波束和多时段SAR采集技术,该技术利用SAR传感器在 时间共享方面的发送和接收特性。
[0061] 特别地,本发明所基于的理念是:将条带模式下的SAR采集分成条带模式下的N个 单元性采集(其中,N〉l),并且将它们合并,W便获得N组SAR图像(即W便观测具有相同 方位角分辨率的N个不同测绘带),其中每组SAR图像与相应测绘带有关。
[0062] 详细地,本发明的第一方面设及使用N个不同仰角来执行N个不同SAR采集,W便 观测N个不同测绘带。
[0063] 具体地,本发明的所述第一方面所基于的理念是:执行在脉冲重复周期(PRI)水 平上交错的若干个SAR采集,特别是其中天线的采集高度方向在PRI水平上变化的SAR采 集,该脉冲重复周期表示两个连续发送的脉冲之间的时间。为了运样做,使用是相对于与所 使用的SAR传感器的天线相关联的标称PRF的N倍高的脉冲重复频率(PRF,其中,PRF= 1/ PRI)。暂时返回至图1,为了描述的清晰,应当记住的是,仰角是SAR传感器的天线的指向方 向sr与SAR传感器的天底方向Z之间的角度0。 W64] 通过使PRFW因子N来增大,N个不同的条带将具有少了N倍的可用时间,并且 因而,通常它们将具有W因子N来减少的测绘带;然而,通过将N个不同的所观测的测绘带 "加"起来,仍获得经典条带模式的典型测绘带尺寸。由于各个测绘带小了因子N,所W可W 使用在高度上大了N倍的天线,从而增大了结果的方向性,即灵敏性。通常可更高效的 方式来利用天线。 W65] 此外,通过W因子N来增大PRF,可W获得分别具有与天线的尺寸一致的PRF的N 个条带采集(W运种方式,方位角模糊值不变)。
[0066] 虽然可大于1的一般整数N来使用根据本发明的上述第一方面的条带模式下 的SAR采集的技术,但是在下文中,为了描述的简洁并且不丧失一般性,示例将针对N= 2 来示出,将理解的是,在下文中所说明的有关情况N= 2的概念还适用于在大于1的一般整 数N的情况下的必要变更。
[0067] 为了更好地理解本发明的第二方面,图4示意性地示出了在N= 2的情况下W及 在卫星应用的情况下(将理解的是,该SAR采集逻辑还可W有利地用在空中平台如飞行器、UAV或直升飞机等的情况下),根据本发明的所述第一方面的条带模式下的SAR采集的逻辑 的示例。
[0068]特别地,图4(其中所使用的笛卡尔参考系基本上对应于先前针对图1至图3所引 入的参考系)示出了沿第一方向d移动并且配备有SAR传感器(为了图示的简洁,未在图 4中示出)的卫星30,该SAR传感器又配备有单个非分区天线(为了图示的简洁,未在图4 中示出),该单个非分区天线禪接至单个接收器(为了图示的简洁,未在图4中示出)并且 与给定标称脉冲重复频率PRF。。。相关联。 W例在图4中所示的示例中,W是天线的标称脉冲重复频率PRF。。。的两倍的操作脉冲 重复频率PRFw(即PRFw= 2PRF"J来使用SAR传感器,W便在时间距离PRIw= 1/(2PRF"J 处发送连续脉冲。特别地,如图4中所示,卫星30上的SAR传感器使用第一仰角来执行一 系列第一SAR采集,并且使用第二仰角来执行一系列第二SAR采集,其中所述第一SAR采集 和所述第二SAR采集在PRI水平上交错(即第一SAR采集总是与第二SAR采集交替),并 且所述第一仰角和所述第二仰角彼此不同。换言之,使用第一仰角来执行第一SAR采集,然 后在时间距离PRIw=l/PRFw= 1八2?3。。。。)处,使用第二仰角来执行第二SAR采集,然后, 总是在时间距离PRIw=l/PRFw= 1/(2PRF"J处,再次使用第一仰角来执行第一SAR采集 等,第一SAR采集的执行与第二SAR采集的执行总是交替,并且W时间段PRIw=l/PRFw= 1/(2PRF"J将不同的采集间隔开。W运种方式,卫星30上的SAR传感器能够观测两个不同 的测绘带(如图4中所示)。
[0070] 重要的是注意到,W天线的标称脉冲重复频率PRF。。。来执行关于相同测绘带的采 集,即W天线的标称脉冲重复频率PRF。。。来执行第一SAR采集,还W天线的标称脉冲重复频 率PRF。。。来执行第二SAR采集。W运种方式,方位角模糊值不变。
[0071] 更一般地,由于所使用的操作脉冲重复频率PRFw是所需/标称PRF。。"的N倍(在 图4的示例中为两倍),所W各个采集将具有标称PRF,并且因而所有结果品质参数将保持 不变。实际上,根据本发明的第一方面的条带模式下的SAR采集的技术能够将测绘带范围 分成N个减少尺寸的测绘带(近似为1/脚,而不改变其它参数如方位角分辨率。
[0072] 可W使用相同的斜视角来执行所有的N个SAR采集,或者可W使用与用于执行其 它N-1个SAR采集的斜视角不同的相应斜视角来执行每个SAR采集,W便获得针对每个采 集的等于标准条带技术的合并时间。
[0073]因而,根据本发明的第一方面的条带模式下的SAR采集的技术能够为关注介质扩 展的区域并且在高度平面中彼此分隔开的两个(或者在一般情况下的N个)用户服务。利 用传统的条带技术,运些请求将是冲突的,并且因而不可W同时为他们服务。
[0074] 为了不改变图像品质参数,利用根据本发明的第一方面的技术使用的PRF大于天 线的自然PRF。通过增大PRF,可W获取的测绘带范围更小。因此,本发明的第二方面关于 下述的条带模式下的SAR采集的技术,该技术不使用增大的PRF,或者在任何情况下不W因 子N来增大的PRF,W便控制对结果的效果并且管理所引入的劣化。
[00巧]特别地,本发明的所述第二方面设及不在PRI水平上交错的所谓的突发模式的条 带技术,即其中,不通过改变天线在PRI水平上的高度的采集方向来执行N个条带采集,而 是通过改变天线在PRI块中的高度的采集方向来执行N个条带采集。
[0076] 具体地,本发明的第二方面设及下述的突发模式条带技术,在该突发模式的条带 技术中,不增大PRF并且在PRI块中通过改变天线的方位角采集方向即所使用的斜视角来 执行N个条带采集。
[0077] 根据本发明的第二方面的具有斜视角的变化和未增大的PRF的突发模式的条带 技术能够将测绘带范围扩展,甚至扩展到使测绘带范围变为2倍。
[0078] 为了将采集分成两个(在一般情况下为N个)并且假定使用所使用的天线的自然 标称PRF,在采集方案中引入了"孔"。如果运些孔不具有周期性特性,则效果将是所有侧瓣 的分布式提高,即ISLR(综合侧瓣比)参数劣化,而不是PSLR(峰值侧瓣比)劣化。反之亦 然,通过使用针对两种(在一般情况下为N种)类型的采集的周期性执行模式,产生了已知 位置中的成对的回波。取决于需求,可W选择各种解决方案,并且然后在采集逻辑中应用给 定模式。由于将对更低数目的样本进行整合,所W结果将具有受损的NESZ(噪声等效西格 玛零差)参数。
[0079] 通过示例,图5和图6示出了利用根据本发明的第二方面的具有未增大的PRF的 突发模式条带技术来应用N种类型的采集的周期性执行模式的效果,而图7和图8示出了 利用根据本发明的第二方面的具有未增大的PRF的突发模式条带技术来应用N种类型的采 集的随机执行模式的效果。
[0080] 相对于根据本发明的第一方面的技术,根据第二方面的技术引入了较少的技术约 束,因为天线波束的切换发生在相当低的频率处。
[0081] 简要地总结,本发明设及:
[0082] ?使用W因子N来增大的PRF并且在PRI水平交错地使用的N个不同仰角,W便W相同的方位角分辨率来观测N个分离的测绘带(特别地,W传统条带模式的标称方位角分 辨率(即L/2)来观测N个测绘带中的每个);W及
[0083] ?使用未增大的PRF并且突发地使用N个不同仰角,W便利用相同的方位角分辨率W因子N来扩展测绘带范围(即能够观测N个测绘带,N个测绘带中的每个具有与经由传 统条带模式采集所观测的测绘带的尺寸可比较的尺寸)(特别地,W传统条带模式的标称 方位角分辨率(即L/2)来观测每个测绘带)。
[0084] 重要的是,强调下述事实:本发明能够执行N个"连续的"条带采集(即具
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